Mit Ultraschall wurden Gerüche gezielt ausgelöst

 (writetobrain.com)
2 Punkte von GN⁺ 2025-11-23 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Versuchsergebnisse zeigen, dass sich mit Ultraschall der olfaktorische Verarbeitungsbereich des Gehirns stimulieren lässt, um bei Menschen gezielt bestimmte Geruchswahrnehmungen auszulösen
  • Ein Transducer wurde an der Stirn befestigt und der Ultraschall in Richtung Riechkolben fokussiert; bei zwei Personen konnten vier Gerüche reproduziert werden (frische Luft, Müll, Ozon, Holzfeuer)
  • Niederfrequenter Ultraschall mit 300 kHz, etwa 39 mm Fokustiefe und ein Winkel von 50 bis 55 Grad ermöglichten eine präzise Steuerung der Stimulationsposition
  • Zur Sicherheitsüberprüfung wurden Druck, mechanischer Index und Wärmeeintrag gemessen; außerdem wurden Winkelgrenzen festgelegt, um Schäden am Sehnerv zu vermeiden
  • Über olfaktorische Stimulation wird das Potenzial als nichtinvasiver Eingabekanal für Gehirninformationen untersucht; künftig könnte dies auf höherwertige Neurostimulation erweitert werden, bei der sich „Bedeutung als Geruch“ wahrnehmen lässt

Überblick über das Experiment

  • Durch Ausrichtung eines Ultraschallwandlers auf den olfaktorischen Verarbeitungsbereich des Gehirns (Riechkolben) wurden verschiedene Geruchswahrnehmungen ausgelöst
    • Unterschiedliche Fokuspositionen entsprachen unterschiedlichen Geruchseindrücken
    • Bei zwei Teilnehmenden gelang die Reproduktion im ersten Versuch; anschließend wurde dies mit Blindtests überprüft
  • Es wurden vier Wahrnehmungen ausgelöst
    • ein sauerstoffreicher Geruch nach frischer Luft
    • ein Müllgeruch wie von verrottenden Fruchtschalen
    • ein Ozongeruch wie in der Nähe eines Luftionisierers
    • ein Geruch nach brennendem Holzfeuer

Versuchsaufbau

  • Der Riechkolben liegt hinter dem oberen Nasenbereich und ist schwer zugänglich
    • Das Innere der Nase ist nicht flach und mit Luft gefüllt, daher für Ultraschallleitung ungeeignet
  • Ein Transducer wurde auf der Stirn befestigt und der Ultraschall nach unten ausgerichtet
    • Die Stirnhöhle schwächt das Signal, doch durch Positionsanpassung lässt sich der Zielbereich erreichen
  • Anfangs wurde der Wandler von Hand gehalten, doch wegen mangelnder Stabilität wurde ein provisorisches Headset gebaut
    • Statt Gel wurden Pads in Form von festem Gelee verwendet, um Stabilität und Komfort zu sichern
    • Zur mechanischen Stützung wurde ein Messer mit Klebeband am Wandler befestigt (beibehalten, um Softwarefehler zu vermeiden)
    • Auch ein Mouthguard-Ansatz mit den Zähnen wurde getestet, aber wieder verworfen, da die Gerüche nicht beschreibbar waren

Ultraschall-Parameter

  • Mithilfe von Levs MRT-Aufnahmen wurde die Ausrichtung von Fokusposition und Riechkolben überprüft
  • Optimale Bedingungen
    • Frequenz: 300 kHz (niedrige Frequenz, geeignet für die Durchdringung des Schädels)
    • Fokustiefe: ca. 39 mm
    • Zielwinkel: 50 bis 55 Grad
    • Pulse: 5 Zyklen, Wiederholrate 1200 Hz
  • Bei einem anderen Teilnehmenden (Albert) wurde derselbe Effekt auch ohne MRT mit nur leichter Positionsanpassung bestätigt

Sicherheitsprüfung

  • Messung des Ausgangsfelds: Im Wassertank lag der Druck bei 150 bis 250 kPa, der mechanische Index maximal bei 0,4
    • Damit lag die Intensität um eine Größenordnung unter typischem tFUS und innerhalb mechanischer und thermischer Sicherheitsgrenzen
  • Vermeidung des Sehnervs: Zur Minimierung von Asymmetrien wurde auf Winkel unter 15 Grad eingestellt
    • Da der Riechkolben leicht aus der Mitte versetzt liegt, wurde seitlich ein Winkel von etwa 2 Grad verwendet

Ergebnisse

  • Beide Teilnehmenden erlebten alle vier Wahrnehmungen
    • Die Gerüche waren stark und auf den Nasenbereich begrenzt, die Empfindung selbst war schwach und diffus
    • Beim Einatmen wurden sie am stärksten wahrgenommen
    • Ein Teilnehmer hielt den Müllgeruch kurzzeitig für einen tatsächlich angekommenen Müllwagen
  • Innerhalb einer Fokusverschiebung von etwa 14 mm ließen sich unterschiedliche Gerüche unterscheiden
    • Der Fokusunterschied zwischen Frische und Brandgeruch betrug etwa 3,5 mm
  • Durch auditorisches Masking (Musik über AirPods) wurde ein Placeboeffekt ausgeschlossen
  • In Blindtests gelang die Unterscheidung der Gerüche je nach Fokusposition
  • Trotz kleiner Fokusverschiebungen konnten unterschiedliche Gerüche ausgelöst werden; bestätigt wurde damit eine Stimulationsauflösung über die Ultraschallauflösung hinaus
    • Dies wurde als „Super-Resolution der Neurostimulation“ bezeichnet
  • Künftige Verbesserungen: stabilere Geräte, höhere Frequenzen sowie Anpassung von Fokusposition, -größe und Wellenform

Bedeutung olfaktorischer Stimulation

  • Olfaktorische Stimulation geht über die bloße Umsetzung von Gerüchen in VR hinaus und könnte als nichtinvasiver Eingabekanal für das Gehirn dienen
    • Menschen besitzen etwa 400 Arten von Geruchsrezeptoren und können durch deren Kombination feine Unterschiede erkennen
  • Mit beiden Nasenlöchern zusammen ergäbe sich ein Eingabekanal von bis zu 800 Dimensionen, ähnlich der Dimension eines latenten Raums von LLMs
    • Theoretisch ließe sich die Bedeutung eines Absatzes in einen 400-dimensionalen Vektor kodieren, um „Bedeutung über Geruch zu verstehen“
  • Das olfaktorische System ist direkt mit Hippocampus (Gedächtnis) und Amygdala (Emotion) verbunden, sodass der Informationsweg einfach ist
    • Das visuelle System hat viele Zwischenstufen der Verarbeitung, wodurch derselbe Ansatz schwieriger ist
  • Der Geruchssinn ist ein seltener genutzter Sinneskanal als Sehen oder Hören und eignet sich daher für neue Neurostimulationsschnittstellen
  • Bisher wurden vier Gerüche umgesetzt; mit einer höheren Bitrate olfaktorischer Stimulation könnten künftig mehr Gerüche und Bedeutungen dargestellt werden
    • „Wenn man alle 400 Basisvektoren kontrolliert, kann man Bedeutung als Geruch empfinden“
    • Derzeit sei erst das erste 1 % davon erreicht

Danksagung

  • Dank an Raffi Hotter, Aidan Smith und Mason Wang für ihr Feedback

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2025-11-23
Hacker-News-Kommentare
  • Ich gehe davon aus, dass wir in naher Zukunft auf unbestimmte Zeit in einer KI-generierten Simulationswelt leben werden
    KI wird unser Nervensystem „kapern“ und uns direkt künstlich erzeugte Erfahrungen zuführen
    Wenn man solche Forschungsergebnisse sieht, wirkt diese Zukunft ziemlich realistisch
    • Es wirkt so, als würden bereits viele Menschen in einer von Social-Media-Algorithmen erzeugten Scheinwelt feststecken
    • Vielleicht ist das ja sogar schon passiert?
  • Endlich scheint es Fortschritte auf dem Weg zu Smell-o-vision zu geben
    • Vielleicht hat Apple auf genau diese Gelegenheit gewartet — der Name wäre natürlich iNose
    • Ist nicht Smelloscope gemeint?
  • Das ist wirklich ein cooles Projekt
    Der Beitrag bekommt aber nicht viel Aufmerksamkeit, deshalb will ich ihn in den second chance pool aufnehmen, damit er noch einmal auf der Startseite erscheint
    • Hinzugefügt. Wenn solche guten Beiträge untergehen, kann man sie an hn@ycombinator.com melden, damit sie im second-chance pool(Erklärungslink) landen und zufällig noch einmal ausgespielt werden
      Man kann das auch für den eigenen Beitrag anfragen, aber es ist besser, wenn jemand anderes ihn zufällig entdeckt und empfiehlt
  • Ein Gerät, mit dem man beim Code-Review code smell tatsächlich riechen kann, wäre auf Kickstarter sicher ein Riesenhit
    • Könnte man dann statt schlechtem Codegeruch guten Code nach Kirschblüten riechen lassen?
    • Vibe Coding ist damit vorbei
  • Wenn man sich Forschung zu Gerüchen anschaut, ist es gut möglich, dass die meisten Räume mit unangenehmen Gerüchen gefüllt wären
    Auch Menschen, die nach Corona an Parosmie litten, haben meist schlechte Gerüche wahrgenommen
    • Eine Bekannte hat nach einem kleinen Schlaganfall ihren Geschmackssinn verloren und sagt, alles rieche nach alten Socken. Das muss wirklich schrecklich sein
    • Ich habe gelegentlich etwas Ähnliches. Ein chemischer Geruch taucht sporadisch auf, und mein Geschmackssinn verschwindet
      Interessanterweise nehme ich sehr unangenehme Gerüche fast nie wahr. Gasgeruch kann ich aber erkennen
    • Als ich Corona hatte, habe ich mehrere Wochen lang ständig Brandgeruch wahrgenommen
  • Ich denke, dass künftig wieder einmal die Pornoindustrie an der Spitze technologischer Innovation stehen wird
    Die Kombination aus porn + VR + smell wird kommen
    • Ich weiß nicht, ob ich bei solchen Inhalten tatsächlich sexuelle Gerüche riechen möchte
      Die Idee einer Parfum-Kollaboration ist dagegen interessant — etwa indem man das Parfum aufsprüht, das die Darstellerin beim Dreh getragen hat, und es dabei anschaut
      Ich bezweifle allerdings, dass High-End-Parfummarken so eine Kooperation wollen würden
    • Pi-hole könnte in einer ganz neuen Bedeutung nützlicher werden
    • Dafür gibt es wohl Downvotes, weil das Thema so ist, aber historisch gesehen ist die Pornoindustrie tatsächlich am schnellsten bei der Einführung neuer Technologien
      In der frühen Kommerzialisierungsphase dürfte sie hier sehr wahrscheinlich zu den Ersten gehören
    • Ich frage mich, ob Gerüche auch in 3D umgesetzt werden
    • Reicht es nicht, einfach eine Duftkerze anzuzünden?
  • Die Branche für Erwachsenenfilme beobachtet diese Technologie vermutlich bereits
    Vielleicht investiert sie bald direkt in entsprechende Forschung. Das könnte werden wie der Wettbewerb VHS vs Betamax
    • Ah, du meintest Forschung für andere Reize, nicht für Gerüche
  • Mein Ich aus dem Jahr 2032 lebt in einer Welt, in der smarte Kühlschränke A/B-Tests mit Düften machen, um das Snacken zu reduzieren
    Ich habe eine Karotte gegessen und mich wie befördert gefühlt
  • Diese Forschung erinnert mich an die Vibrationstheorie des Geruchssinns
    Vibration theory of olfaction
    • Am Ende ist wohl alles eine Frage von Wellen oder Beats
      Falls es Wellen sind, könnten vielleicht die Prinzipien von Harmonie und Dissonanz aus der Musik gelten
      Robert Hooke soll so etwas Ähnliches gedacht haben — Originaltext
    • Mich erinnert das an eine Vibrationstheorie virtueller Chemikalien. Irgendwo gab es mal eine SF-Geschichte, in der Kugeln per Schall daran gehindert wurden zu explodieren
  • Es überrascht mich, dass bei zwei Personen dasselbe Muster olfaktorischer Reize als derselbe Geruch wahrgenommen wird
    • Das habe ich auch gedacht. So wie Farben anders aussehen könnten, wenn man durch die Augen eines anderen sieht
      Wenn aber direkt die Geruchsrezeptoren stimuliert werden, könnte das konsistent sein, weil dabei die Wirkung des Reizes selbst nachgeahmt wird
    • Vielleicht liegt das an den molekularen Resonanzfrequenzen